不锈钢公司智能制造项目 -钢区天车定位系统及物流管理系统

一、 项目介绍、建设情况

项目介绍：

针对不锈钢公司目前废钢管理存在问题，采用计算机技术、天车定位和无线传输，开发炼钢厂废钢分类计量与管理系统，通过该系统实现废钢料场的动态跟踪监控，提高费高使用过程的精细化管理水平、降低废钢原料对转炉冶炼过程的影响；同时实现废钢原料使用过程的可追溯，为转炉冶炼过程的质量、成本分析提供可靠的数据基础。

实现钢区天车系统的线性位置检测全覆盖，采用可靠的天车极ng确定位跟踪技术，无线数传技术对钢包跟踪及工位进性管理，对生产过程中所有炉次进行去向跟踪，可实现各铸机、各转炉分班次的全程炉号传递、钢种传递、钢水产量和钢渣重量自动准确记录统计。同时能按照班次、炉号自动记录各种原料、辅料、合金料等消耗。同时天车采集各工序及钢包物流信息，与MSCC连接，完善天车调度系统，通过对天车的实时跟踪，实现铁水装入量、废钢装入量、出钢量的自动采集，为自动炼钢提供有力数据支撑。

1) 天车地址极ng确定位：系统采用编码电缆定位技术对天车X/Y轴位置进行实时检测，自动确定天车的当前物理位置；

2) 台车地址极ng确定位：系统通过激光定位设备对地面台车的位置进行实时检测，自动确定台车的当前物理位置；

3) 工位管理：系统可以根据需要对工位进行灵活的配置，以适应现场的调整；

4) 数据传输：在炼钢车间建立独立网络；

5) 系统自动实现废钢的分类计量，并将废钢类型、配比和总量对应到炉次，同时将已加料数据和待加料数据显示到客户端，以提供加料指导。

6) 铁水包管理：系统自动跟踪和记录铁水包包号、温度、成分等并实现铁水包信息对应到炉次，同时把铁水包重要信息推送给外部系统。

7) 钢包管理：系统自动跟踪钢包，并把重量对应到炉次，自动记录钢包包号、工作时间、温度、成分等信息，为钢包的上下线提供依据，同时把铁水包重要信息推送给外部系统。

8) 烘烤包管理：实现系统接收钢包的烤包信息，系统自动跟踪烤包位已放置的待烤包包号，同时提供客户端人工录入烤包信息界面（如：烤包计划；烤包开始和结束时间的人工干预功能），确认则记录其开始烘烤时间，在烘烤过程中显示其已烘烤时间和剩余烘烤时间；当快达到计划烘烤时间系统自动提示，当确认完成则生成该包烘烤记录；如未达到烘烤时间违规上线，系统自动警报并记录；若有烤包系统则可以直接连PLC取值，否则，需要用客户端软件现场手工输入所需要的底层信号；

9) 全局监控：系统自动采集天车、台车的位置和状态信息，自动采集地面各生产工艺设备状态信息并通过动画形式展现出来，实现炼钢生产过程的可视化监控

10) 针对天车在MSCC生产计划之外的动作，由天车物流系统定出工位区间将天车执行此动作的区间和时间点发送给MSCC；

11) 回浇余：系统采集小钩重量，自动判断回浇余动作、计算回浇余钢水重量、回浇余钢渣重量，综合计算并对应到炉次钢水产量，形成生产记录；

12) 钢水跨天车称量系统完善：钢水跨50t、80t、100t、150t天车采集小钩重量，保证相关设备的供货及现场施工；

13) 新增称量设备：渣跨新增七套天车称重系统，包括相关设备的供货和现场施工；

14) 报表功能：系统记录现场所有设备作业实绩数据，并提供各种条件的查询和统计分析，形成客户需要的各种报表，系统自动分析生产完成情况，给出质量评价，支持人工介入质量评价，为炼钢作业工艺改进提供强大的底层数据支撑；

15) 远程维护：系统提供完善的日志管理，可实现远程维护功能；

16) 系统提供安全监控的接口，提供物流信息（大车位置、重量）给安全监控；

17) 数据共享功能：系统可实现与炼钢MSCC等外部系统数据实时交互，将现场各设备生产实绩实时向MSCC反馈；

建设情况：

湖南千盟工业智能系统股份有限公司自2017年8月28日签订合同至2018年12月31日完成不锈钢公司智能制造项目-钢区天车定位系统及物流管理系统项目全部功能验收。

二、 具体实施方案

1. 总体思路

为了满足炼钢车间各区域物流信息跟踪、满足与不锈钢二级、三级、MSCC、铁包号识别、准时化系统准确及时的信息交互、满足车间需要的操作界面与报表功能及满足智能制造和信息化建设的可扩展需求，本项目设计开发了一套智能制造钢区天车定位与物流管理系统，功能示意见图1，网络结构见图2。

图 1钢区天车定位与物流管理系统功能示意

图 2钢区天车定位与物流管理系统硬件设计网络图

2. 详细技术内容

1. 自主开发炼钢作业区全局监控模块，用于调度室生产指挥。

2.自主开发钢水跨详细监控画面，显示钢水跨内冶炼设备、天车作业信息

3.自主开发加料跨详细监控画面，显示加料跨内冶炼设备、天车作业信息

4.自主开发废钢跨详细监控画面，显示废钢跨内冶炼设备、天车作业信息

5.自主研发钢包整体管控系统，实现钢包位置跟踪、冷修、热修、烘烤、人员等信息综合管理。

6.自主开发天车操作终端，实现天车工与作业计划系统及时交互沟通，自身位置、物重信息监测

7.天车动作报表：详细记录天车动作实绩，支持多条件灵活查询

8.转炉报表：详细记录转炉装废钢、装铁水、出钢信息

9.钢包报表：实现钢包全流程详细信息跟踪，包括热修、炉次信息，确保钢包安全使用

三、 技术路线

（1） C#语言WPF界面开发技术，生动形象反映作业区生产活动，增强操作员体验感；

（2） ORACLE数据库开发技术，合理设计数据存储，提高系统响应速度。

（3） 连续高精度地址检测技术，位置反应及时准确，具备多设备协调管控基础。

（4） 智能吊物识别技术，连续钢包位置跟踪，解决作业区钢包位置管理困难的长期行业性难题。

四、 项目成果、实施成效及经验总结

1. 知识产权情况

钢区天车定位与物流管理系统具备地址检测专有技术、吊物自动识别技术2项发明ZL，软件著作权1项。

2. 实际完成情况与预期目标对比情况

完成天车地址极ng确定位；

完成台车地址极ng确定位；

完成工位管理；

完成数据传输，在炼钢车间建立独立网络；

完成系统自动判断废钢电磁吊每次的加料类型，并通过采集电磁吊天车称重传感器的称重数据，计算累加入废钢斗的废钢总重量，计算出废钢配比,并将废钢类型、配比和总废钢重量对应到炉次，同时将已加料数据和待加料数据显示到客户端，以提供加料指导；

天车物流系统接收由MSCC下发废钢斗计划，包括炉次号、重量、配比、时间节点等信息，由天车物流系统推理计算，将相应废钢斗时间废钢重量、配比、计划重量给渣跨天车显示，对天车工形成指导信息；

完成铁水包管理：系统通过天车定位获取天车所吊铁水包的位置及其移动轨迹，通过天车称重传感器获取天车所吊铁水包的重量并对应到炉次；并依据铁包业务流程和规则，系统自动跟踪和记录铁水包包号、温度、成分等，为铁水包的上下线提供依据，系统依据MSCC的炉次计划、钢种等信息，推导工艺路径（可人工干预），相关重要数据（任务、炉次铁水需求量，工艺路径，位置、重量等）在天车终端展示，同时把铁水包重要信息推送到相应的三级和二级系统，对铁水包包龄、工作时间、修理类型功能暂时预留；

完成钢包管理：系统通过天车定位获取天车所吊钢包的位置及其移动轨迹，通过天车称重传感器获取天车所吊钢包的重量并对应到炉次；并依据钢包业务流程和规则，系统自动跟踪和记录钢包包号、包龄、工作时间、有无包盖、修理类型、温度、成分等，为钢包的上下线提供依据，系统依据MSCC的炉次计划、连铸、钢种等信息，推导工艺路径（可人工干预），相关重要数据（任务，位置、重量等）在天车平板展示，同时把钢包重要信息推送到相应的三级和二级系统；

完成烘烤包管理：实现系统接收钢包的烤包信息，系统自动跟踪烤包位已放置的待烤包包号，同时提供客户端人工录入烤包信息界面（如：烤包计划；烤包开始和结束时间的人工干预功能），确认则记录其开始烘烤时间，在烘烤过程中显示其已烘烤时间和剩余烘烤时间；当快达到计划烘烤时间系统自动提示，当确认完成则生成该包烘烤记录；如未达到烘烤时间违规上线，系统自动警报并记录；若有烤包系统则可以直接连PLC取值，否则，需要用客户端软件现场手工输入所需要的底层信号；

完成炼钢车间全局监控：系统自动采集天车、台车的位置和状态信息，自动采集地面各生产工艺设备状态信息并通过动画形式展现出来，实现炼钢生产过程的可视化监控（4座转炉、2个脱硫工位、2个扒渣机、一期2个兑铁位、二期1个兑铁位、13个烤包器、修包钢包位置、1座双工位RH炉、3个精炼（3座双工位LF炉）、3台连铸机）可在不同的客户端显示，动画回放功能，支持加速浏览；

完成钢包盖跟踪：由主控室岗位工在操作室终端中输入，输入三位数，**位判断是否加盖，其他为钢包号；即1NN为钢包不加盖，0NN为钢包加盖；天车物流系统进行重量计算；

完成天车超载记录；

完成小包兑大包管理：依据调度员调度任务或者智能推送任务，天车起吊小包，系统自动生成临时包包号，包重和小包位置，天车操作小包兑大包，系统自动记录大包铁水累加重量（当前铁水重量）及所需铁水量（根据铁包容量减去累加铁水重量），小包铁水剩余重量，天车操作小包回原位或者其他临时位，系统自动记录该小包包号、剩余铁水重量和位置，系统根据转炉计划智能推送或者调度员根据当前兑铁记录指挥下一次小包对大包任务；由MSCC将生产计划下发到大铁包，小铁包的包号、定位等信息虚拟生成，由天车物流系统完成，兑铁操作时序由天车物流系统进行优化。转炉生产计划号由MSCC系统生成，并只匹配进入到炼钢车间的可以一包到底的大铁包。此大铁包号虚拟生成；

完成与MSCC通信；

完成回浇余计算；

完成钢水跨天车称量系统完善：钢水跨50t、80t、100t、150t天车采集小钩重量，保证相关设备的供货及现场施工；

完成新增称量设备：渣跨新增七套天车称重系统，包括相关设备的供货和现场施工；

完成天车物流系统根据生产计划需求，从生产工艺设备（从PI系统采集或三级采集）自动采集涉及调度功能的设备信号，采用状态空间法判断设备状态，为调度系统提供生产现场状态判断依据；PI系统或三级系统采集数据要确保底层调度和动画实时性（3秒左右）和完整性要求，若不能满足要求，应开放PLC端口，直接从PLC取数据；

完成报表功能：系统记录现场所有设备作业实绩数据，并提供各种条件的查询和统计分析，形成客户需要的各种报表，系统自动分析生产完成情况，给出质量评价，支持人工介入质量评价，为炼钢作业工艺改进提供强大的底层数据支撑；

完成远程维护：系统提供完善的日志管理，可实现远程维护功能；

完成系统提供安全监控的接口，提供物流信息（大车位置、重量）给安全监控；注意：无线网络不能为安全监控视频信息提供传输通道，因为视频信息量太大，会严重影响我方的数据采集，会造成数据信息错误，信号严重延时，造成无线网络不稳定、卡顿等；

完成数据共享功能：系统可实现与炼钢MSCC等外部系统数据实时交互，将现场各设备生产实绩实时向MSCC反馈。